Нейробиология и кибернетика

[dr.Nimnul]

Вообще-то, ни при каком виде клонирования не получаются идентичные особи. Однояйцевые близнецы, на мой взгляд, наиболее лучший тип клонирования для получения наиболее близких особей.

Если вы про то, что сейчас не "пересаживают" в клетку-носитель митохондриальную ДНК, то это во первых, тоже вопрос технический (ничего теоретоически невозможного тут нет), а во вторых, различия вносимые неядерной ДНК, обычно, очень малы. А в остальном, клоны - не чуть "не хуже" однояйцевых близнецов.

К тому же на примере той же Долли экспериментаторы израсходовали 236 (!) яйцеклеток овец, прежде чем получили жизнеспособный эмбрион.

Это лишь из-за несовершенства технологии: пока пересаживали ядро - "раскурочили" клетку, либо не смогли успешно имплантировать эмбрион (там тоже "отход", большой).

Однояйцевые близнецы "получают" абсолютно одинаковый генетический материал, но, тем не менее, у них немало различий.

Это все приобретенные в процессе развития различия. (и кстати эти различия очень невелики, если только однояйцевых близнецов, умышленно не помещать в совершенно разные условия развития, и эти различия - не наследуются) Да, естественно, даже если вы "поатомно сдублируете" взрослый организм - далее, от момента дублирования, различия начнут накапливаться.

[Альтирр]

Если вы про то, что сейчас не "пересаживают" в клетку-носитель митохондриальную ДНК, то это во первых, тоже вопрос технический (ничего теоретоически невозможного тут нет), а во вторых, различия вносимые неядерной ДНК, обычно, очень малы. А в остальном, клоны - не чуть "не хуже" однояйцевых близнецов.

Я ответил на:

днояйцевые близнецы "получают" абсолютно одинаковый генетический материал, но, тем не менее, у них немало различий. При этом типе клонирования неизвестно, будут ли животные-клоны абсолютно идентичны по внешнему виду. Клонируя эмбрион этим способом, мы не знаем, как выглядел бы взрослый организм и какими признаками он бы обладал.

Соответственно:

Следует иметь в виду, что точное воспроизведение животного или растения как при естественном, так и при искусственном клонировании невозможно. Новый организм в любом случае будет отличаться от материнского за счет соматических мутаций, эпигенетических изменений наследственного материала, влияния окружающей среды на фенотип и случайных отклонений, возникающих в ходе онтогенеза.

(с) http://ru.wikipedia.org/wiki/Клонирование_животных_и_растений

И:

Да, естественно, даже если вы "поатомно сдублируете" взрослый организм - далее, от момента дублирования, различия начнут накапливаться.

"Похожесть" фенотипов? В 90% научных работ достаточно малого числа идентичных признаков у клонов. И клонируется ли митохондреальная ДНК или нет, "идентичность" во много раз перекрывает необходимость.

Конечно, когда неизвестно что является источником интересуемых свойств, важно как можно точнее скопировать. Но в таком случае это свойство вполне может быть приобретенным и не повторится в клонах

Ну и точность выросшего клона обычно сильно волнует, когда речь заходит о клонировани человека. (хотя как точно не клонируй, а тот же самый человек не получится )

[dr.Nimnul]

Конечно, когда неизвестно что является источником интересуемых свойств, важно как можно точнее скопировать. Но в таком случае это свойство вполне может быть приобретенным и не повторится в клонах

Воистину так.

хотя как точно не клонируй, а тот же самый человек не получится )

Ну человек, как личность - на 99% - "приобретенный признак" потому , таки действительно не клонируется

[Scorn]

При стандартной процедуре клонирования митохондриальная ДНК передается потомству от яйцеклетки реципиента. Отсюда и возможные "неточности", хотя конечно и мизерные (также о их вероятности при обычном наследовании признаков, сцепленным с половыми хромосомами чуть ниже, на несколько ином примере). Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки - казалось бы решают эту проблему (т.е. клонирование без пересадки ядер). К достоинствам этого метода наверное можно отнести гистосовместимость и возможность их получения для каждого индивида на любой онтогенетической стадии его организма. Но на проводимых опытах с крысами, которым были пересажены ИПСК, в отдельных случаях выявился довольно высокий процент онкологических новообразований. В качестве исходного материала были использованы четыре вида обычных клеток – клетки кожи детеныша, клетки кожи хвоста, желудка и печени взрослых крыс. Из полученных ИПСК были выращены клетки, формирующие нервную ткань, которые затем были пересажены подопытным крысам.

У крыс, которым были пересажены стволовые клетки, полученные из клеток желудка, не выявлено ни одного случая возникновения онкологических новообразований. Низкий уровень возникновения опухолей был обнаружен и у крыс, которым были пересажены клетки, полученные из клеток кожи детенышей. При этом у 80% крыс, получивших пересадку стволовых клеток, созданных из клеток кожи взрослой крысы и из печени, стали развиваться онкологические новообразования. Отсюда вывод, что риск возникновения онкологии после пересадки ИПСК напрямую связан с видом исходных клеток.

Наследование окраса - это как известно, сцепленный с половыми хромосомами признак. В очень редких случаях, как генетическая аномалия, получаются коты (да да, именно самцы) черепахового окраса.

К примеру (Xч Xр) - черепаховая кошка. (Хч Y) - чёрный кот.

Получилось, что котята мужского пола "взяли" окрас у матери. Такая же ситуация наблюдается и в случае с потомством от пары "рыжая кошка и черный кот": возможно рождение черепаховых кошек и рыжих котов. Напрашивается интересный вывод: гены, локализованные в Х-хромосоме и не имеющие возможность "закрепиться" в У-хромосоме, передаются от матери к сыну. Вот только интересно, почему в этом случае подобные особи теряют фертильность (как большинство гибридов при межвидовом скрещивании)?

[scratch]

Отсюда вывод, что риск возникновения онкологии после пересадки ИПСК напрямую связан с видом исходных клеток.

Возможно, дело в том что и кожа, и печень подвергаются сильному действию внешних воздействий, пагубно влияющих на ДНК, таких как ионизирующие излучения или яды?

Плюс, вопрос индукции -- чем клетки приводились в состояние плюрипатентности? Вот, мне тут Википедия сообщает, что один из генов, использующийся для "активации" клетки, является ракообразующим...

[Scorn]

Возможно, дело в том что и кожа, и печень подвергаются сильному действию внешних воздействий, пагубно влияющих на ДНК, таких как ионизирующие излучения или яды?

Не исключён факт, что просто ввиду специфики соматических клеток разной специализации, в данном случае кожи и печени, не все клетки превращаются в нервные клетки. А именно из таких клеток образовывались раковые опухоли. Но при получении ИПСК из клеток кожи ювенильных особей, процент возникновения злокачественных опухолей был гораздо меньшим.

Плюс, вопрос индукции -- чем клетки приводились в состояние плюрипатентности? Вот, мне тут Википедия сообщает, что один из генов, использующийся для "активации" клетки, является ракообразующим...

Путем "вынужденной" индукции (процесс запуска транскрипции гена или белка вследствие действия определенного фактора-индуктора) определенных генов. Этот процесс осуществляется путем трансфекции (процесс переноса генетического материала в клетку с помощью ретровирусов) определенных генов стволовых клеток в неплюрипотентную клетку, такую как фибробласт, с помощью ретровирусов и их катализирующего фермента обратной транскриптазы.

[scratch]

Scorn, насколько мне известно из соответствующих сайтов (которым, конечно, доверия мало, ибо новости -- а именно http://elementy.ru/news/430958 ), активизация при помощи вирусного метода как раз очень чревата развитием злокачественных опухолей (потому как вирусная модификация генов ничуть не лучше мутаций -- измененные гены-то никуда не деваются...)

Далее... Если клетка не может превратиться в нервное волокно -- какая же она тогда плюрипотентная? Она унипотентная

[Альтирр]

Отсюда вывод, что риск возникновения онкологии после пересадки ИПСК напрямую связан с видом исходных клеток.

Не верный вывод. Подобный риск зависит от метода получения стволовых клеток. Обычно используют вирусы для введения некоторых генов, приводящих часть клеток к нужному виду. Эти гены остаются в клетках, и значит клетки будут отличаться от клеток организма. Это самый эффективный метод по количеству получаемых стволовых клеток. В приведенном примере для разных исходных клеток, скорее всего, использовали разный дополнительные гены.

Все это от не совершенства технологии получения стволовых клеток.

[Scorn]

активизация при помощи вирусного метода как раз очень чревата развитием злокачественных опухолей (потому как вирусная модификация генов ничуть не лучше мутаций -- измененные гены-то никуда не деваются

Ах вот оно в чём тут дело! Просто в первоисточнике того очерка, который меня тоже очень озадачил, журналюги сочли по видимому ниже своего достоинства пояснить, что эти "безопасные" ИПСК получались не ретровирусными векторами, а "белково-индуцированным" методом, или же аденовирусными векторами (отсюда и вся путаница пошла), которые способны реплицироваться и в делящихся и в неделящихся клетках. Они не интегрируют в геном клеток-хозяев и остаются эпихромосомными. Это уменьшает опасность инсерционного мутагенеза, который характерен в случае использования ретровирусных векторов!

Но всё же:

Интеграция вектора – неконтролируемый процесс, который ассоциирован с риском развития новообразований вследствие спонтанной реактивации вирусных трансгенов, а также вследствие встраивания вектора вблизи потенциальных протоонкогенов. Кроме того, полагают, что инсерционный мутагенез может служить необходимым стимулом, запускающим клеточное перепрограммирование in vitro. Например, вектор может интегрироваться около генов, контролирующих плюрипотентный статус, тем самым обеспечивая их активацию. Хотя анализ ограниченного числа инсерционных сайтов в iPS-клетках подтвердил случайный характер встраивания вектора, возможность индукции перепрограммирования в результате векторной интеграции всё же не может быть полностью исключена.

http://www.celltranspl.ru/news/newspost31

Далее... Если клетка не может превратиться в нервное волокно -- какая же она тогда плюрипотентная? Она унипотентная

Ничего удивительного, в ткань реципиента пересаживалась полученная группа клеток только лишь "запрограммированная" превратиться в нервную ткань. А если из этой клеточной культуры какие клетки превращались в нервную ткань, а какие нет, значит точно не унипотентные!

Обычно используют вирусы для введения некоторых генов, приводящих часть клеток к нужному виду. Эти гены остаются в клетках, и значит клетки будут отличаться от клеток организма.

Теперь видно, что именно в этом случае, всё возможно зависит и от специфики самих клеток, т.к. в случае использования белково-индуцированного метода не идёт никакой интеграции в геном клеток-хозяев.

[scratch]

Все же, по последним данным, для приведения клетки в плюрипотентное состояние вообще не требуется никаких генных модификаций клетки

Even more recently, in April 2009, the group of Sheng Ding in La Jolla, California, could show that the generation of iPS cells was possible without any genetic alteration of the adult cell: a repeated treatment of the cells with certain proteins channeled into the cells via poly-arginine anchors was sufficient to induce pluripotency.

то есть, фактически, можно просто "бомбардировать" клетку определенными белками, и этого уже будет достаточно.

[Scorn]

Да, подробности о получении ИПСК-клеток без векторной интеграции и манипуляции с кератиноцитами (преимущества получения ИПСК именно из волоса) можно как раз почитать здесь, или же в ссылке под цитатой из статьи. Есть ли у этого метода какие недостатки, или же причина развития злокачественных новообразований у крыс (это если конечно для получения стволовых клеток нервных волокон крыс, в том опыте применялся именно без векторный метод), действительно всё-таки вызвана спецификой соматических клеток (в чём же ещё тогда причина, что не все стволовые клетки были способны превратиться в нервное волокно, если на них не воздействовало никаких мутагенных факторов?) из которых получались ИПСК.

[Альтирр]

http://www.membrana.ru/lenta/?9924

Вот интересно, это экспериментаторы так удачно закрепили электроды в нужном месте и так хорошо смогли интерпретировать речевые сигналы? Или это испытуемый смог научиться создавать нужные сигналы?

И то и то хорошо, но второй вариант интереснее)

[Scorn]

Речевой процесс протекает в мозгу по кругу. За произношение речи, управление речевой мускулатурой отвечает центр Брока в мозгу, за распознование и контролирование собственной и чужой речи - центр Вернике, за построение и структурирование фраз - ассоциативный центр. К примеру, глухота заставляет говорить громче, дабы восстановить речевой круг. Абсолютная врождённая глухота - является причиной полного разрыва речевого круга на уровне центра Вернике и атрофии центра Брока при дальнейшем онтогенезе (хотя именно центр Брока из речевых центров, начинает формироваться первым), но в примере из той новости видно, что у испытуемого разорвался речевой круг где-то в 16 лет (в норме развития, речевые центры синхронизируются уже к 2-м, 3-м годам). Но сам центр Брока при этом остался частично функционален и способность производить "нужные сигналы" была не утрачена, по видимому была лишь нарушена синаптическая связь мозга с речевой мускулатурой и как следствие парализации - атрофия мускулатуры речевого аппарата, (электроды как раз закреплены на участке Брока, рядом с "моторным отделом"), иначе эксперимент бы не удался.

Гораздо интересней следующее: Не смог правда пока найти про это упоминание в интернете, но читал, что синаптические импульсы действия и мысли о действии на снимаемых энцефалограммах - идентичны. Т.е. форма импульсов мозга, к примеру поднятия правой руки вверх, полностью совпадала с формой импульсов мысли о совершении этого действия. Если это так, то интересно, где на нейрофизиологическом уровне протекает распознавание и разграничение импульсов действия и мысли о нём?

[Альтирр]

Речевой процесс протекает в мозгу по кругу. За произношение речи, управление речевой мускулатурой отвечает центр Брока в мозгу, за распознование и контролирование собственной и чужой речи - центр Вернике, за построение и структурирование фраз - ассоциативный центр. К примеру, глухота заставляет говорить громче, дабы восстановить речевой круг. Абсолютная врождённая глухота - является причиной полного разрыва речевого круга на уровне центра Вернике и атрофии центра Брока при дальнейшем онтогенезе (хотя именно центр Брока из речевых центров, начинает формироваться первым), но в примере из той новости видно, что у испытуемого разорвался речевой круг где-то в 16 лет (в норме развития, речевые центры синхронизируются уже к 2-м, 3-м годам). Но сам центр Брока при этом остался частично функционален и способность производить "нужные сигналы" была не утрачена, по видимому была лишь нарушена синаптическая связь мозга с речевой мускулатурой и как следствие парализации - атрофия мускулатуры речевого аппарата, (электроды как раз закреплены на участке Брока, рядом с "моторным отделом"), иначе эксперимент бы не удался.

Че за лабуда? Не проще было дать ссылку?

И вообще нафиг все это было говорить, столько букф, если все равно это не отвечает на вопрос >>"Вот интересно, это экспериментаторы так удачно закрепили электроды в нужном месте и так хорошо смогли интерпретировать речевые сигналы? Или это испытуемый смог научиться создавать нужные сигналы? ". Это что-нибудь говорит о точности снимания именно нужных сигналов? Нет. В любом случае три электрода снимают общую электроэнцефалограмму этого участка мозга, а не отдельные импульсы между отдельными нейронами. Это объясняет алгоритм подбора интерпретации сигнала и звуков? Нет. Есть подозрения, что они это делали от противного - снимали какую-то активность мозга и "спрашивали": это был звук "а"? нет?, звук "у"? Да. Ага, запишем, что этой сигналам соответствует звук "у". Только "спрашивал" испытуемый сам себя - просто слушая результат.

....

[Scorn]

Че за лабуда? Не проще было дать ссылку?

И вообще нафиг все это было говорить, столько букф, если все равно это не отвечает на вопрос

Это и не является ответом, а просто дальнейшее развитие мысли, по поводу полной не эффективности использования этого устройства глухонемыми из-за полной атрофии речевого центра.

А по поводу поднятого вопроса - походу важную и решающую роль сыграл именно факт "приспособления" самим испытуемым, как бы заново учась говорить и слыша издаваемые звуки, он имел возможность их корректировать, подбирая нужные сигналы (т.е. при этом задействовался другой, как раз вышеописанный речевой центр в мозгу, способный контролировать собственную речь). Ведь так и сказано:

Таким образом, ключевой особенностью опыта является обратная связь на слух — человек пытается говорить и тут же слышит звуки, на ходу корректируя свои попытки. Похоже на процесс овладение речью у малыша. И то, что "в результате, как показали тесты, постепенная практика существенно повысила точность "попадания", то есть воспроизведения парализованным человеком конкретных звуков, на выбор экспериментаторов." - в самой статье тоже сказано. Ну а что электроды были закреплены в нужном месте (на участке мозга, отвечающем за речь), как раз видно из вышеописанного.

[Lex4art]

Размышления некоего журналиста на тему: http://www.3dnews.ru/editorial/it_intel_brainchip

Еще для справки: в 1см3 мозга может содержаться до миллиарда нейронов. При разрешении МР-томографа и аналогичных техник в районе 1мм - при весе установки в несколько тонн и использовании гелия для охлаждения сверхпроводящего магнита и стоимости всего этого в районе 0.5млн баксов - распознять наличие активности на нейроне (а ведь еще надо определить силу возбуждения нейрона! - иначе не будет аналоговости, градации ощущений и усилий) скорее всего невозможно. Имхо тупиковый путь.

Зато уже сейчас есть экзоскелет (см. дискавери) - и работает: руки и ноги пилота просто упираются в чуствительные к легкому нажатию рукояти, а уже сами лапищи экзоскелета движутся с огромной силой и не реагируют на внешние толчки или сопротивление.

Впрочем полюбому это будет всего лишь машина - игрушка, имидж, инструмент. Драконом человека это не сделает.

[Альтирр]

Еще для справки: в 1см3 мозга может содержаться до миллиарда нейронов. При разрешении МР-томографа и аналогичных техник в районе 1мм - при весе установки в несколько тонн и использовании гелия для охлаждения сверхпроводящего магнита и стоимости всего этого в районе 0.5млн баксов - распознять наличие активности на нейроне (а ведь еще надо определить силу возбуждения нейрона! - иначе не будет аналоговости, градации ощущений и усилий) скорее всего невозможно. Имхо тупиковый путь.

И так понятно, что для чего-то стоящего нужно считывать сигнал с отдельных нейронов и, соответственно, передавать на отдельные. Для этого и имплантируют электроды - повышают разрешающую способность. В этой теме где-то говорилось об электроде для отдельных нейронов.

[Lex4art]

Тоже тупиковый путь - миллиард электродов не ввести в 1см3 обьем мозга. И даже 1/100 от миллиарда не ввести...

[Альтирр]

Бедные-бедные нейробиологи, как им будет плохо, когда поймут на сколько они тупые...

[Lex4art]

Нейробиологи занимаются исследованиями собсно мозга - чего им беднеть. Это футуристам облом будет, они пытаются забивать гвоздь микроскопом (т.е. пытаться использовать мозг для того, для чего он принципиально не предназначен)...

[Альтирр]

Нейробиологи занимаются исследованиями собсно мозга - чего им беднеть. Это футуристам облом будет, они пытаются забивать гвоздь микроскопом (т.е. пытаться использовать мозг для того, для чего он принципиально не предназначен)...

Как будто ты знаешь для чего предназначен мозг! ::bouncy

[dr.Nimnul]

Lex4art,

миллиард электродов не ввести в 1см3 обьем мозга. И даже 1/100 от миллиарда не ввести...

А собственно почему не ввести ? Да и не нужно этого, для подключения "нестандартных перефериийных устройств" к мозгу.

Томограф - да действительно дает "среднюю температуру по больнице", а электроды к нескольким произвольным нейронам, в нужной области коры + тренировка - вполне правильный путь. Как уже не раз было показано, выбирать "нужные нейроны" - не надо,как не надо и подключаться "ко всем" нейронам интересующего центра (никому не нужная избыточность), прото накадывается "микросхемка", с несколькими сотнями микроиголок (примерно на заданную область), а потом тренировкой - к ней выстраиваются нужные нервные цепочки.

Альтирр,

Как будто ты знаешь для чего предназначен мозг!

ЗАЧОТ

[Lex4art]

Как уже не раз было показано, выбирать "нужные нейроны" - не надо,как не надо и подключаться "ко всем" нейронам интересующего центра (никому не нужная избыточность), прото накадывается "микросхемка", с несколькими сотнями микроиголок (примерно на заданную область), а потом тренировкой - к ней выстраиваются нужные нервные цепочки.

Перспективный вариант, но для подключения каждой микросхемы требуется сверлить череп, а в контексте задачи топика - управление целым механическим телом - как раз избыточности то не будет, надо насверлить немало дырок и обеспечить крепление, питание и обмен данными кучи микросхем. По моему один фиг "микроскопом гвозди" будем забивать, не говоря уже о том что учится управлять каждым подключенным устройством придется долго (как заново научится ходить). И все это - всего-лишь для управления внешней машиной - тело и мозг чем были тем и останутся: смертными, подверженными болезням и повреждениям, требовательными к внешней среде и с теми же возможностями разумной жизни что и человек без этого механизма. Имхо задача "стать драконом" тут не решена...

[Альтирр]

Томографом можно оценить где что и за что отвечает.

Электроды сейчас, насколько я понял, "подключены" все же не к отдельным нейронам, а к некоторым областям.

Микроиголочки: для обратной связи они должны быть довольно сложно устроиными, нужна управляющая микросхема рядом - на больших расстояниях сделать миниатюрный прием-передатчик достаточной мощности сложно.

Но для наблюдения не нужно таких сложностей. Если подобную иголку использовать просто как антенну? Источник питания, он же источник сигнала, есть. Электрические процессы в мембране нейрона дают слабый сигнал - потому что они побочный эффект, фонить в радиодиапазоне мозгу нет необходимости. К тому же источник сигнала "размазан" по всему нейрону, в том числе и по всяким отросткам. А так получится хоть и много (миллиарды) сигналов, но достаточно сильных и точечных источников. Расшифровать получившуюся интерференционную картину - это сложная, но вполне решаемая задача.

У меня, есть подозрение, что нейронная сеть имеет фрактальное построение. Как маршрутиризация в некоторых сетях P2P. Ни где же нет "чертежа" конечного мозга, мозг сам выстраивается из нескольких клеток подобными же клетками по некоторым правилам..

Было бы не плохо если бы это было действительно так - можно было бы наращивать новые нейроны (например, "подключить" к коре новые органы чувств) по некоторым (ограниченным количеством) правилам.

[Lex4art]

У меня, есть подозрение, что нейронная сеть имеет фрактальное построение. Как маршрутиризация в некоторых сетях P2P. Ни где же нет "чертежа" конечного мозга, мозг сам выстраивается из нескольких клеток подобными же клетками по некоторым правилам..

+1, все эти миллиарды нейронов и безумное количество связей - все это организовывается и меняется только для хранения, сортировки и извлечения данных (память) и записи нового.

По этому и микросхемка с микро-электродами, активирующими по одному нейрону например, приведет к тому, что сложнейшая механика мозга начнет выстраивать новые цепочки связей к этим активированным нейронам (если их стимуляция совпадает с логикой работы нейронов от, скажем, нервных клеток глаза и так далее - т.е. с логикой внешнего источника данных). Однако количество проблем, связанным с размещением и жестким позиционированием относительно тренируемых нейронов в живом мозге микросхем - задачка не для слабонервных, это не электродами стимулировать участки мозга размером с монету. Смещение на один нейрон - и хана всему прошлому опыту обучения. Надо более грубые методы - типа сотни электродов на мм2 (реально наверно точно закрепить такую схему в жиже мозга) но тут уже речи о качественных ощущениях не идет, это все равно что клетки глаза стимулировать миллиметровыми зонами... Инвалидам оно наверно лучше чем ничего, а человеку - хорошо если флешку подключить можно (правда толку от неё - с низким разрешением, с той же скоростью восприятия и обработки информации что и от глаза - нафиг оно надо нормальному человеку? Проще очки виртуальной реальности и флешку с обычными картинками - качество напорядок выше и не надо сложную операцию делать ).

В общем не мое направление , лучше я всетаки додумаю как кожные ощущения у техно-дракона сделать ::bouncy